Федеральные нормы и правила в области использования атомной энергии НП-059-05 "Правила ядерной безопасности подкритических стендов. ПБЯ ПКС-2005" (утв. постановлением Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 4 мая 2005 г. N 2)

Введены в действие с 1 ноября 2005 г.

ГАРАНТ:

В соответствии с постановлением Правительства РФ от 6 декабря 2012 г. N 1265 настоящие федеральные нормы и правила в области использования атомной энергии действуют до их отмены

См. справку о федеральных нормах и правилах в области промышленной безопасности и атомной энергии

Перечень сокращений

 A3               - аварийная защита

 ООБ ПКС          - отчет по обоснованию безопасности ПКС

 ПКС              - подкритический стенд

 РО АЗ            - рабочий орган аварийной защиты

 РО РР            - рабочий  орган   регулятора   реактивности  (ручной

                      регулятор)

 РО СУЗ           - рабочий орган СУЗ

 СУЗ              - система управления и защиты

 бета_эфф         - эффективная доля запаздывающих нейтронов

 К_эфф            - эффективный коэффициент размножения нейтронов

 К_эфф(max)       - максимально   возможный   эффективный   коэффициент

                      размножения нейтронов

Термины и определения

В целях настоящего документа используются следующие термины и определения

1. Авария на ПКС - нарушение нормальной эксплуатации ПКС, при котором произошел выход радиоактивных веществ и (или) ионизирующего излучения за предусмотренные проектом для нормальной эксплуатации границы в количествах, превышающих установленные пределы безопасной эксплуатации. Авария характеризуется исходным событием, путями протекания и последствиями.

2. Авария ядерная на ПКС - авария на ПКС, вызванная нарушением контроля и управления интенсивностью цепной ядерной реакции деления, образованием критической массы в активной зоне подкритической сборки или при обращении с ядерными материалами вне подкритической сборки.

3. Аварийная защита ПКС - защитная система безопасности, предназначенная для аварийного останова ПКС, включающая в себя РО A3 и исполнительные механизмы, обеспечивающие изменение их положения или состояния.

4. Взвод РО СУЗ - изменение положения (состояния) РО СУЗ, которое приводит к увеличению К_эфф подкритической сборки.

5. Загрузочные устройства ПКС - транспортно-технологическое оборудование, механизмы и устройства, используемые для загрузки в активную зону подкритической сборки ядерного топлива и (или) установки экспериментальных устройств.

6. Источник нейтронов внешний - используемое на подкритической сборке испускающее нейтроны устройство, предназначенное для увеличения плотности потока нейтронов в активной зоне.

7. Канал контроля - совокупность датчика (датчиков), линии передачи и средств обработки сигнала и отображения информации, предназначенная для обеспечения контроля параметра.

8. Каналы контроля независимые - каналы контроля, не имеющие общих (объединенных) элементов и отказ одного из которых не ведет к отказу другого.

9. Максимально возможный эффективный коэффициент размножения нейтронов - максимальная величина К_эфф, которая при используемой конструкции подкритической сборки может быть реализована из-за ошибочных решений персонала, отказов в системах ПКС или вследствие внешних воздействий.

10. Модификация (перестройка или замена) подкритической сборки - предусмотренные проектом ПКС изменения состава или геометрии активной зоны и (или) отражателя подкритической сборки.

11. Останов ПКС - гашение (уменьшение интенсивности) цепной ядерной реакции деления в активной зоне подкритической сборки с помощью РО РР или других средств воздействия на реактивность (при их наличии) и (или) путем удаления из активной зоны внешнего источника нейтронов (нормальный останов) или вследствие срабатывания A3 (аварийный останов).

12. Отказ - нарушение работоспособности систем (элементов), обнаруживаемое визуально или средствами контроля и диагностирования (видимый отказ) или выявляемое только при проведении технического обслуживания (скрытый отказ).

13. Подкритическая сборка - комплекс для экспериментального изучения размножающей нейтроны среды, состав и геометрия которого при нормальной эксплуатации обеспечивают К_эфф < 1.

14. Подкритический стенд - ядерная установка, включающая в себя подкритическую сборку и комплекс помещений, систем, экспериментальных устройств, располагающаяся в пределах определенной проектом площадки.

15. Режим временного останова ПКС - режим эксплуатации ПКС, заключающийся в проведении работ по техническому обслуживанию ПКС и подготовке экспериментальных исследований.

16. Режим длительного останова ПКС - режим эксплуатации ПКС, заключающийся в проведении работ по консервации отдельных систем ПКС и поддержании их в работоспособном состоянии в течение времени, когда проведение экспериментальных исследований на ПКС не планируется.

17. Режим окончательного останова ПКС - режим эксплуатации ПКС, заключающийся в проведении работ по подготовке ПКС к выводу из эксплуатации, включая выгрузку ядерного топлива из активной зоны подкритической сборки и удаление ядерного топлива и других ядерных материалов с площадки ПКС.

18. Режим пуска ПКС - режим эксплуатации ПКС, при котором обеспечивается необходимая для экспериментальных исследований интенсивность цепной ядерной реакции деления увеличением К_эфф подкритической сборки и (или) использованием внешнего источника нейтронов.

19. Система управления и защиты - совокупность элементов управляющих систем нормальной эксплуатации, аварийной защиты и управляющей системы безопасности, предназначенная для контроля и управления интенсивностью цепной ядерной реакции деления, а также для нормального и аварийного останова ПКС.

20. Физический пуск ПКС - этап ввода ПКС в эксплуатацию, включающий в себя загрузку ядерного топлива в активную зону, достижение установленного в проекте ПКС значения К_эфф подкритической сборки и проведение исследования нейтронно-физических характеристик подкритической сборки с целью экспериментального подтверждения безопасности ПКС.

21. Ядерная безопасность ПКС - свойство ПКС предотвращать ядерные аварии и ограничивать их последствия.

22. Ядерно-опасные работы на ПКС - работы, которые могут привести к ядерной аварии в случае нарушения пределов и (или) условий безопасной эксплуатации при их выполнении.

1. Общие положения

1.1. Правила ядерной безопасности подкритических стендов (далее - Правила) устанавливают требования к конструкции подкритической сборки и системам, важным для безопасности ПКС, а также к организационно-техническим мероприятиям, направленным на обеспечение ядерной безопасности.

1.2. Правила распространяются на проектируемые, сооружаемые и эксплуатируемые ПКС, независимо от их типа, за исключением электроядерных генераторов нейтронов, включающих подкритическую реакторную установку, внешний источник нейтронов в виде ускорителя заряженных частиц и нейтронно-производящей мишени.

1.3. Ядерная безопасность ПКС определяется:

1) техническим совершенством проекта;

2) качеством изготовления и монтажа систем и элементов, важных для безопасности ПКС.

1.4. Ядерная безопасность при эксплуатации ПКС обеспечивается:

1) выполнением федеральных норм и правил в области использования атомной энергии, требований проекта и эксплуатационной документации;

2) квалификацией и дисциплиной работников (персонала);

3) системой организационно-технических мероприятий, предотвращающих последствия возможных ошибок персонала и несанкционированных действий, отказов оборудования, внешних воздействий природного и техногенного происхождения.

2. Требования к проекту подкритического стенда, направленные на обеспечение ядерной безопасности

2.1. Общие требования

2.1.1. Системы и элементы, важные для безопасности ПКС, должны проектироваться с учетом механических, химических и прочих внутренних воздействий, возможных при нормальной эксплуатации и при нарушениях нормальной эксплуатации, включая проектные аварии, а также внешних воздействий природного и техногенного происхождения.

2.1.2. В проекте или эксплуатационной документации ПКС должны быть приведены:

1) перечни расчетных программ, используемых для прогнозирования нейтронно-физических характеристик подкритической сборки и обоснования ядерной безопасности ПКС;

2) К_эфф для всех состояний активной зоны, предусмотренных в проекте ПКС, с оценкой погрешности, характерной для используемых расчетных методов, и с учетом неопределенности, вносимой возможными технологическими отклонениями параметров комплектующих элементов активной зоны и отражателя подкритической сборки от номинальных значений;

3) К_эфф(max);

4) реактивностные эффекты, в том числе обусловленные использованием экспериментальных устройств и заполнением подкритической сборки водой (замедлителем);

5) эффективность РО СУЗ и других средств воздействия на реактивность в случае их использования;

6) условия обеспечения ядерной безопасности при обращении с ядерными материалами вне подкритической сборки;

7) оценка последствий возможных ядерных аварий, включая аварию, обусловленную реализацией К_эфф(max);

8) перечень ядерно-опасных работ при эксплуатации ПКС и меры по обеспечению ядерной безопасности при их проведении.

2.1.3. Используемые в проекте ПКС технические решения должны обеспечивать:

1) порционную загрузку (перегрузку) ядерного топлива в активную зону подкритической сборки и при необходимости порционный залив (слив) жидкости в случае ее использования;

2) подкритичность подкритической сборки ПКС в режиме временного останова не менее 2% (К_эфф <= 0,98) без учета отрицательной реактивности, вносимой РО A3;

3) подкритичность подкритической сборки ПКС в режиме длительного останова не менее 5% (К_эфф <= 0,95);

4) безопасность ПКС при любом исходном событии проектных аварий с наложением одного независимого от исходного события отказа или одной независимой от исходного события ошибки персонала;

5) сохранность и работоспособность в условиях проектных аварий технических средств, используемых для регистрации и хранения информации, необходимой для расследования аварии.

2.1.4. В проекте вновь сооружаемых ПКС должно быть определено аппаратурно-методическое и метрологическое обеспечение экспериментального измерения К_эфф подкритической сборки.

2.2. Подкритическая сборка и системы нормальной эксплуатации, важные для безопасности

2.2.1. Подкритическая сборка

2.2.1.1. Конструкция подкритической сборки должна исключать:

1) не предусмотренные проектом изменения объема и конфигурации активной зоны и (или) отражателя, приводящие к увеличению К_эфф;

2) возможность несанкционированного перемещения ее узлов и деталей;

3) вывод ее в критическое состояние из-за уменьшения утечки нейтронов из активной зоны при приближении к ней технологического оборудования или персонала;

4) несанкционированный взвод (выброс) РО СУЗ и экспериментальных устройств;

5) заклинивание и непреднамеренное расцепление РО СУЗ с исполнительными механизмами РО СУЗ.

2.2.1.2. В проекте ПКС должен быть проведен анализ реакции конструкции подкритической сборки на возможные внутренние и внешние воздействия природного или техногенного происхождения, возможные отказы или неисправности с целью выявления возможных нарушений пределов и (или) условий безопасной эксплуатации, при этом должны быть определены наиболее вероятные и опасные отказы и их возможные последствия.

2.2.1.3. В составе подкритической сборки должен быть предусмотрен внешний (пусковой) источник нейтронов, интенсивность которого должна быть выбрана таким образом, чтобы введение этого источника в подкритическую сборку сопровождалось увеличением показаний приборов каналов контроля плотности потока нейтронов не менее чем в 2 раза.

2.2.1.4. В проекте ПКС для тепловыделяющих элементов (тепловыделяющих сборок) различного обогащения, тепловыделяющих элементов (тепловыделяющих сборок), отличающихся нуклидным составом, поглотителей нейтронов должна быть предусмотрена соответствующая маркировка (отличительные знаки).

2.2.1.5. Должна быть проанализирована возможность затопления помещения подкритической сборки водой. Если затопление помещения не исключено и ведет к увеличению К_эфф подкритической сборки, то помещение должно быть оборудовано сигнализатором появления воды и устройством для ее автоматического удаления в случае срабатывания сигнализатора появления воды.

2.2.2. Управляющие системы нормальной эксплуатации

2.2.2.1. В составе управляющих систем нормальной эксплуатации должна быть предусмотрена часть СУЗ, обеспечивающая контроль и управление интенсивностью ядерной цепной реакции деления. Указанная часть СУЗ должна включать:

1) устройство дистанционного перемещения внешнего источника нейтронов;

2) не менее двух независимых между собой каналов контроля плотности потока нейтронов с показывающими приборами, при этом по меньшей мере в составе одного канала контроля должна быть предусмотрена возможность записи изменения уровня плотности потока нейтронов подкритической сборки во времени;

3) системы управления исполнительными механизмами РО СУЗ (в случае их использования), дистанционно перемещаемых загрузочных и экспериментальных устройств;

4) каналы контроля технологических параметров.

2.2.2.2. Диапазон контроля плотности потока нейтронов управляющей системой нормальной эксплуатации должен перекрывать весь диапазон изменения плотности потока нейтронов подкритической сборки, установленный проектом ПКС.

В случае разбиения диапазона контроля плотности потока нейтронов на несколько поддиапазонов должно быть предусмотрено перекрытие поддиапазонов не менее чем в пределах одной декады.

2.2.2.3. Должна быть предусмотрена звуковая индикация интенсивности цепной ядерной реакции деления в подкритической сборке. Сигналы звукового индикатора должны быть хорошо слышны в помещениях подкритической сборки и пункта (пульта) управления ПКС.

2.2.2.4. При необходимости в составе СУЗ могут быть предусмотрены РО РР, используемые для управления уровнем подкритичности (коэффициентом умножения нейтронов) подкритической сборки.

2.2.2.5. Исполнительные механизмы РО РР должны иметь указатели промежуточного положения и указатели конечных положений.

2.2.2.6. Дистанционно перемещаемые загрузочные и экспериментальные устройства должны иметь конечные выключатели и при необходимости указатели промежуточного положения.

2.2.2.7. В проекте ПКС должны быть приведены и обоснованы перечни:

1) контролируемых технологических параметров и сигналов о состоянии ПКС;

2) регулируемых параметров и управляющих сигналов;

3) блокировок и защиты оборудования с указанием условий их срабатывания;

4) уставок и условий срабатывания предупредительной и аварийной сигнализации.

2.2.2.8. Управляющие системы нормальной эксплуатации должны вырабатывать, как минимум, следующие сигналы на пульт управления:

1) предупредительные (световые и звуковые) - при приближении параметров подкритической сборки к уставкам срабатывания A3. Значения параметров подкритической сборки, при которых происходит выработка предупредительных сигналов, должны быть обоснованы в проекте ПКС;

2) указательные - информирующие о положении РО СУЗ и наличии напряжения в цепях электроснабжения СУЗ.

2.2.2.9. В проекте ПКС должна быть предусмотрена возможность проверки работоспособности световой и звуковой сигнализаций.

2.2.2.10. Конструкции исполнительных механизмов РО РР и других средств воздействия на реактивность подкритической сборки и системы управления ими должны исключать возможность самопроизвольного изменения положения (состояния) средств воздействия на реактивность в сторону ее увеличения с учетом коротких замыканий, потери качества изоляции, падений и наводок напряжения и т.п.

2.2.2.11. В проекте ПКС должны быть определены и обоснованы условия испытаний, замены и вывода в ремонт исполнительных механизмов РО РР и других средств воздействия на реактивность.

2.2.2.12. Управляющие системы нормальной эксплуатации должны исключать:

1) ввод положительной реактивности со скоростью выше 0,07 бета_эфф/с;

2) ввод положительной реактивности путем перемещения РО РР, загрузочных или экспериментальных устройств, если РО A3 не взведены (при их наличии);

3) ввод положительной реактивности средствами воздействия на реактивность в случае отсутствия электроснабжения в цепях указателей промежуточного положения органа, влияющего на реактивность, в цепях аварийной и предупредительной сигнализации, в цепях конечных выключателей экспериментальных или загрузочных устройств;

4) дистанционное увеличение реактивности одновременно с двух и более рабочих мест, двумя и более лицами.

2.2.2.13. Управляющие системы нормальной эксплуатации должны обеспечивать для РО РР эффективностью более 0,7 бета_эфф и экспериментальных и загрузочных устройств эффективностью более 0,3 бета_эфф шаговый ввод положительной реактивности (шаговое перемещение) со скоростью не более 0,03 бета_эфф/с и величиной шага не более 0,З бета_эфф.

Шаговое перемещение средств воздействия на реактивность должно обеспечить чередование увеличения реактивности и автоматического прекращения увеличения реактивности с последующей паузой. Каждый шаг должен инициироваться оператором.

2.2.2.14. Отказ канала контроля плотности потока нейтронов должен сопровождаться выработкой предупредительного сигнала на пульт управления ПКС об отказе канала и регистрацией отказа.

2.2.2.15. Если подкритическая сборка ПКС имеет К_эфф(max) < 0,9, то каналы контроля плотности потока нейтронов могут использоваться только при загрузке активной зоны ядерным топливом и при модификации подкритической сборки, сопровождающейся загрузкой (перегрузкой) ядерного топлива, а при последующей эксплуатации ПКС каналы контроля плотности потока нейтронов могут отсутствовать.

2.2.2.16. Управление подкритической сборкой и основными системами ПКС должно производиться с пульта управления ПКС, имеющего громкоговорящую или телефонную связь с помещениями ПКС.

2.3. Системы безопасности

2.3.1. Аварийная защита

2.3.1.1. Для ПКС с подкритическими сборками, имеющими К_эфф(max) > 0,98, в составе СУЗ должна быть предусмотрена A3.

2.3.1.2. Для ПКС с подкритической сборкой, имеющей К_эфф(max) <= 0,98, РО A3 могут отсутствовать, если в проекте ПКС обеспечено и в ООБ ПКС обосновано, что при любых нарушениях нормальной эксплуатации для подкритической сборки К_эфф(max) < 1.

2.3.1.3. A3 должна иметь не менее двух независимых РО A3 или групп РО A3, имеющих общий привод.

2.3.1.4. По сигналу A3 без учета одного наиболее эффективного РО A3 (группы РО A3) должен обеспечиваться ввод отрицательной реактивности величиной не менее 1 бета_эфф. Время введения этой реактивности не должно превышать 1 с, начиная с момента формирования любым каналом A3 аварийного сигнала.

2.3.1.5. РО A3 должны иметь указатели конечных положений.

2.3.1.6. A3 должна быть спроектирована таким образом, чтобы начавшееся защитное действие было выполнено полностью и обеспечивался контроль выполнения функции A3 (гашение цепной ядерной реакции деления по сигналу A3).

2.3.1.7. РО A3 при появлении аварийного сигнала должны автоматически приводиться в действие из любых промежуточных положений, и на любом участке своего движения РО A3 должны обеспечивать ввод отрицательной реактивности, при этом отрицательная реактивность должна вводиться всеми имеющимися РО СУЗ с максимально возможной скоростью.

2.3.1.8. A3 должна выполнять функцию аварийной защиты независимо от состояния источников электроснабжения СУЗ.

2.3.1.9. Кроме РО A3, на ПКС могут использоваться и другие системы останова, в том числе ручные (не дистанционно управляемые) средства воздействия на реактивность, использование которых связано с проведением работ непосредственно на подкритической сборке (установка дополнительных поглотителей нейтронов в активную зону, частичное удаление ядерного топлива и т.д.).

2.3.2. Управляющая система безопасности

2.3.2.1. Для ПКС с подкритическими сборками, имеющими К_эфф(max) > 0,98, в составе СУЗ должна быть предусмотрена управляющая система безопасности, осуществляющая управление РО A3 в процессе выполнения ими заданных функций.

2.3.2.2. Любой отказ в управляющей системе безопасности, нарушающий ее работоспособность, должен приводить к срабатыванию A3 (принцип "безопасного отказа").

2.3.2.3. В составе управляющей системы безопасности должно быть не менее двух независимых между собой каналов защиты, контролирующих плотность потока нейтронов.

2.3.2.4. В случае применения каналов защиты, работающих в ограниченных диапазонах, поддиапазоны каналов защиты должны перекрываться не менее чем в пределах одной декады. Переключение поддиапазонов измерения каналов защиты A3 не должно препятствовать выработке сигнала A3.

2.3.2.5. Допускается совмещение измерительных частей каналов защиты и каналов контроля плотности потока нейтронов управляющей системы нормальной эксплуатации, при этом в проекте ПКС должно быть обеспечено и показано, что такое совмещение не влияет на способность A3 выполнять функцию аварийной защиты. Допустимость такого совмещения должна быть обоснована в ООБ ПКС.

2.3.2.6. Скорость ввода положительной реактивности при взводе РО A3 не должна превышать 0,07 бета_эфф/с.

2.3.2.7. Управляющая система безопасности должна исключать взвод РО A3 в случае, если:

1) внешний источник нейтронов не находится в положении, определенном в проекте ПКС (положение внешнего источника может быть уточнено в рабочей программе экспериментов);

2) РО РР не находятся на нижних концевиках.

2.3.2.8. Управляющая система безопасности должна обеспечивать срабатывание A3, как минимум, в случаях:

1) достижения уставки A3 по любому из имеющихся каналов защиты;

2) неисправности или неработоспособном состоянии любого из каналов защиты;

3) достижения уставок A3 по технологическим параметрам, требующим останова ПКС;

4) появления сигналов от экспериментальных устройств, требующих останова ПКС;

5) инициирования персоналом срабатывания A3 соответствующими кнопками (ключами);

6) исчезновения электроснабжения в цепях СУЗ, в том числе в блоках питания детекторов потока нейтронов каналов контроля или защиты.

2.3.2.9. Выбранные уставки и условия срабатывания A3 должны предотвращать нарушения пределов безопасной эксплуатации, при этом аварийная уставка по плотности потока нейтронов не должна превышать 150% от максимально разрешенной.

2.3.2.10. Управляющая система безопасности должна вырабатывать и передавать на пульт управления ПКС аварийные световые и звуковые сигналы, информирующие оператора о срабатывании A3.

2.3.2.11. Должна быть предусмотрена возможность останова ПКС от кнопок (ключей) A3, расположенных на пульте управления ПКС и в помещении подкритической сборки.

2.3.2.12. Должна быть предусмотрена аварийная звуковая сигнализация (сирена) для оповещения персонала о возникновении ядерной аварии.

3. Обеспечение ядерной безопасности при вводе в эксплуатацию и при эксплуатации подкритического стенда

3.1. Общие требования

3.1.1. В соответствии с установленным в эксплуатирующей организации порядком должны быть определены права и обязанности должностных лиц и структурных подразделений эксплуатирующей организации в обеспечении ядерной безопасности ПКС.

3.1.2. В должностных инструкциях, утверждаемых в соответствии с установленным в эксплуатирующей организации порядком, должны быть определены права и обязанности персонала ПКС в обеспечении ядерной безопасности.

3.1.3. К проведению физического пуска и дальнейшей эксплуатации ПКС, наряду с персоналом ПКС, могут привлекаться работники других подразделений и организаций. Эксплуатирующая организация должна обеспечивать выпуск организационно-распорядительных документов, определяющих порядок допуска к работе и обязанности привлекаемых работников.

3.1.4. Руководителем эксплуатирующей организации должен быть определен перечень документации, действующей на ПКС, обеспечены разработка и наличие на ПКС необходимой документации, включая графики проведения планово-предупредительных и ремонтных работ для систем, важных для безопасности, и графики проведения испытаний и проверок работоспособности систем безопасности ПКС. Рекомендации по содержанию перечня документации ПКС в части, касающейся обеспечения ядерной безопасности, приведены в приложении 1.

3.1.5. Эксплуатирующая организация должна обеспечивать своевременное ознакомление персонала со всеми изменениями, внесенными в документацию ПКС, в том числе с изменениями, внесенными в проект ПКС и в эксплуатационную документацию ПКС по результатам физического пуска.

3.1.6. Достаточность используемых на ПКС организационно-технических мероприятий по обеспечению ядерной безопасности должна быть обоснована в ООБ ПКС.

3.2. Ввод в эксплуатацию подкритического стенда

3.2.1. После приемки эксплуатирующей организацией помещений, систем и оборудования ПКС в эксплуатацию, готовность ПКС к проведению физического пуска должна быть проверена комиссией по ядерной безопасности, назначенной приказом руководителя эксплуатирующей организации.

3.2.2. Комиссия по ядерной безопасности должна проверить:

1) соответствие качества выполненных работ при сооружении ПКС и проведении пусконаладочных работ требованиям общей и частных программ обеспечения качества;

2) наличие протоколов испытаний систем ПКС и актов об окончании пусконаладочных работ;

3) выполнение установленных организационно-технических мероприятий по обеспечению ядерной безопасности ПКС;

4) наличие на ПКС документации, необходимой для проведения физического пуска;

5) готовность персонала к началу работ по программе физического пуска ПКС.

3.2.3. После устранения недостатков, отмеченных комиссией по ядерной безопасности, руководитель эксплуатирующей организации должен издать приказ (распоряжение) о проведении физического пуска ПКС.

3.2.4. Работы по физическому пуску ПКС должны выполняться в объеме программы физического пуска, утвержденной руководителем э